紫斑百合远缘杂交亲和性分析及杂交障碍克服

[目的]探究野生紫斑百合远缘杂交亲和性及克服杂交障碍的措施,为野生紫斑百合资源开发利用及具有绿色、清香、抗性等优良性状的百合新品种选育提供理论参考.[方法]以云南地区野生紫斑百合及栽培品系东方百合(7个品种)和OT百合(5个品种)为材料,采用切割花柱(CS)和常规授粉(NP)两种方法进行远缘杂交,分析紫斑百合与东方百合和OT百合的远缘杂交亲和性,通过荧光显微技术观察花粉萌发及花粉管生长动态,并通过染色体法鉴定F1代的倍性.[结果]常规授粉方式下,紫斑百合作母本的12个杂交组合中仅紫斑百合×索邦(NP)、紫斑百合×西诺红(NP)和紫斑百合×布卡迪(NP)3个杂交组合的亲和性相对较好,其他9个组合(NP)均杂交不亲和,存在受精前障碍,但切割花柱授粉方式下,紫斑百合作母本的12个杂交组合均具有不同程度亲和性,其中,紫斑百合×罗宾娜(CS)杂交亲和性最佳,其子房膨大率、有胚率、杂种胚萌发率和亲和指数分别为40.00%、15.12%、43.08%和6.05.以紫斑百合为父本的6个杂交组合在两种授粉方式下的杂交亲和性整体较差,仅切割花柱授粉方式下的罗宾娜×紫斑百合(CS)的子房膨大率和有胚率分别为20.00%和10.71%,其他5个杂交组合的子房假膨大或授粉后不久枯萎衰败.紫斑百合×索邦(CS)授粉后其花粉管到达子房胚珠的时间比紫斑百合×索邦(NP)提前4 d,有利于减少花粉管伸长过程中的营养消耗及杂交障碍的克服.西诺红×紫斑百合(NP)和黄天霸×紫斑百合(NP)2个杂交组合授粉8 h后花粉均在雌蕊柱头上萌发,花粉管沿着花柱向下延伸,黄天霸×紫斑百合(NP)的花粉萌发量较西诺红×紫斑百合(NP)少,但二者均在花柱和胚囊两端出现不同程度的胼胝反应,花粉管扭曲缠绕,阻碍花粉管伸长及伸向胚珠完成受精.紫斑百合×白色眼睛(CS)的杂交后代组培苗染色体数为24条,属二倍体;但紫斑百合×斯特腾(CS)和紫斑百合×维拉布兰斯(CS)的杂交后代组培苗染色体数分别为26和28条,为非整倍体植株.[结论]切割花柱授粉法可较好地克服紫斑百合与东方百合和OT百合远缘杂交受精前杂障碍,提高各杂交组合的子房膨大率、有胚率和杂种胚萌发率,且紫斑百合正反交组合的杂交亲和性差异明显,紫斑百合作母本的杂交组合较其作父本的杂交组合亲和性好,说明其杂交亲和性具有单向性.     

不同授粉技术对克服百合杂交受精前障碍的影响

研究柱头直接授粉法、柱头直接授粉＋切花柱授粉法、柱头直接授粉＋花柱嫁接法等技术对克服百合杂种系内及杂种系间受精前杂交障碍的影响。结果发现：所试验的几个杂种系内杂交组合中,柱头直接授粉法能使各组合结果率均达到100%。所试验的几个杂种系间杂交组合中,柱头直接授粉法不能促使父本花粉管进入子房;柱头直接授粉＋切花柱授粉法能促使部分花粉管进入子房,但定向转向珠孔端的花粉管不多,该方法使亚洲百合（♀）×东方百合3个组合中获得果实及少量种子;柱头直接授粉＋花柱嫁接法使亚洲百合（♀）×东方百合组合有少量花粉管进入子房,并可能发生向珠孔端的定向生长,采用离体子房切片-胚珠培养后,有一个组合获得1株小苗。     

不同授粉方法对克服百合杂交受精前障碍的作用

为克服由受精前障碍造成的百合杂交不亲和,以3个杂种系的品种和2个野生种为试材,探讨了切割花柱授粉对百合品种自交、近缘杂交和切割花柱授粉、柱头涂抹1 g/L BA或1 g/L NAA或柱头涂抹花粉培养液4种授粉方法对百合远缘杂交,以及花柱长度对百合近缘杂交结实的影响。结果表明:切割花柱授粉法促进百合‘Sor-bonne’的自交结实,获得30个自交胚,与对照比差异极显著(P<0.01)。11个近缘杂交组合中,切割花柱授粉法使本来亲和的6个近缘杂交组合所形成的杂种胚数从30个以上减少至10个以下,有的组合甚至1个杂种胚都没有得到。应用在远缘杂交组合上的授粉方法,只有柱头涂抹花粉培养液得到了8个果,比作为对照的柱头授粉法多6个果,但最终均未得到杂种胚。正反交的4个组合,以花柱较长的亲本为母本时成胚数较多;母本相同的2个近缘杂交组合,父本花柱较短的组合成胚数较多。可见,切割花柱授粉法能克服‘Sorbonne’的自交不亲和性,但对本试验的近缘杂交组合没有促进作用。对于东方百合品种‘Casa Blanca’与‘Sorbonne’正反交,以及‘Casa Blanca’与‘Siberia’正反交这2个近缘杂交组合,母本花柱比父本花柱长,并不阻碍杂交结实。     

卷丹与亚洲百合种间杂交花粉管生长的荧光观察

利用荧光显微镜对卷丹与亚洲百合品种"多安娜"(Pollyanna)、"精粹"(Elite)、"布鲁拉诺"(Brunello)种间正反交共6个组合授粉后花粉萌发及花粉管生长过程进行观察。结果表明,卷丹作母本的杂交组合授粉后4 h花粉均已萌发,8~24 h花粉管快速生长,48~72 h花粉管到达子房。卷丹作父本的杂交组合授粉后24~96 h内观察到花粉管横向生长、回折缠绕、末端膨大等异常现象,花粉管生长过程中花粉管、花柱道细胞、胚珠中的胚囊出现胼胝质,120 h内很少有花粉管穿过整个花柱到达子房。不同杂交组合花粉萌发及花粉管生长荧光观察结果与田间调查杂交结实率结果有很高的一致性。     

东方百合“索蚌”自交不亲合性的研究

为研究百合自交不亲和发生的部位,以东方百合索蚌为试验材料,采用蕾期授粉、切割花柱授粉、延后授粉对东方百合索蚌自交后的花粉管生长和结实进行了研究。结果表明:索蚌自交不亲和性表现在花柱和子房中;蕾期授粉具有明显的花柱不亲和性;保留0.5cm花柱授粉能够克服花柱不亲和,花粉管可以进入子房,但坐果率为零,受精障碍存在于子房;延后6d柱头授粉能够克服索蚌的自交不亲和性,结实率可以达到26.7%,但每果有胚4.0个。     

阿月浑子与黄连木远缘杂交不亲和原因分析

【目的】探明阿月浑子与黄连木远缘杂交是否存在授粉障碍。【方法】以阿月浑子和黄连木杂交组合为材料,以阿月浑子自交组合为对照,利用扫描电镜技术观察父本花粉的形态特征,采用离体萌发试验对父本花粉萌发率和活力进行测定,采用压片法对不同授粉组合的花粉管生长动态进行荧光显微观察。【结果】阿月浑子T-491花粉极面观可见4个萌发孔,外壁具稀疏刺状颗粒;黄连木花粉极面观萌发孔仅见2个,外壁有较密刺状颗粒分布;黄连木花粉极轴长和赤轴长分别为53.84 μm和44.85 μm,均大于阿月浑子T-491雄株花粉。用于授粉的父本黄连木和阿月浑子T-491的花粉萌发率分别为77.3%和84.38%,花粉活力分别为82.4%和89.14%。杂交组合黄连木花粉授粉4 h后开始少量萌发,授粉12 h后花粉管进入花柱,授粉48 h后花粉管进入子房,授粉72 h后到达胚囊。自交组合阿月浑子T-491花粉授粉2 h后即开始大量萌发,6 h后花粉管进入花柱,12 h后花粉管到达花柱基部,24 h后花粉管进入子房;与自交组合相比,杂交组合的黄连木花粉萌发和花粉管生长速度相对滞后,并伴有花粉管弯曲、膨大变粗、花柱中有大量不规则胼胝质沉积等现象。阿月浑子T-491授粉的自交组合坐果率为57%,而黄连木授粉的杂交组合坐果率为26%,杂交组合表现出较低的结实性。【结论】阿月浑子和黄连木远缘杂交的授粉过程存在一定障碍,可能是导致杂交坐果率低的原因之一。     

海州常山授粉受精及杂交育种

为推进海州常山杂交育种进程,以11个地理种源为试材,采用荧光显微镜及石蜡切片法观察授粉受精过程,亦对21个种内杂交组合进行人工杂交授粉,统计座果率探究杂交亲和性。结果表明：授粉0.5 h,母本柱头上花粉未萌发;授粉1 h有少量花粉萌发;授粉2 h花粉管生长至花柱基部;授粉4 h,花粉大量萌发,花粉管伸入胚珠;授粉8 h,大量花粉管达花柱基部,胼胝质增多;花粉管伸入胚囊发生在授粉后1 d,精细胞与卵细胞、极核融合发生授粉后2 d,授粉后3 d合子开始原胚生长。杂交组合座果率分布范围0.00%～73.33%,母本座果率分布为0.00%～52.94%,父本座果率在0.00%～46.08%,通过正反交可提高座果率0.00%～363.00%。     

君子兰种间杂交及自交亲和性

 【目的】以君子兰属（Clivia Lindl.）大花君子兰（C. miniata）、黄花君子兰（C. miniata var. citrina）、垂笑君子兰（C. nobilis）为试材,进行种或变种间正反交及自交,研究不同种或变种间杂交组合的亲和性。【方法】采用离体培养法对杂交亲本花粉生活力进行观察,利用荧光显微镜观察授粉后花粉萌发及花粉管伸长,并调查种间杂交坐果率及单果种子数。【结果】大花君子兰和黄花君子兰花粉生活力较高,均达80%以上,而垂笑君子兰的花粉生活力最低,为42.6%。垂笑君子兰为母本分别与大花君子兰和黄花君子兰杂交时,坐果率较低,分别为15.9 %和19.1 %,单果种子数分别为1.2个和1.4个,而其反交的坐果率和单果种子数均高于正交。大花君子兰与变种黄花君子兰正反交坐果率均达50%以上,单果种子数达5个以上,说明其亲和性强。荧光观察发现,垂笑君子兰作父本种间杂交时比自交花粉萌发明显滞后,花粉管伸长较慢,在96 h 内极少有花粉管到达子房。垂笑君子兰作母本时,发现柱头中胼胝质阻碍了花粉萌发。【结论】君子兰种间正反交亲和性有一定差异,垂笑君子兰作父本时坐果率高于其反交组合,且种间正反交的坐果率和单果种子数明显低于自交,但大花君子兰和变种黄花君子兰正反交组合的坐果率均较高。不同种间杂交的花粉管和柱头中均出现大量胼胝质。     

玫瑰与月季种间杂交障碍原因分析

【目的】探明玫瑰（Rosa rugosa）与月季（Rosa hybrid）种间杂交障碍原因,为提高观赏玫瑰育种效率提供理论依据。【方法】以牟平野生玫瑰（MP）、‘唐红’玫瑰,以及月季品种‘塞尔维亚’和‘红帽子’为试材,统计分析种间杂交（MPב塞尔维亚’、MPב红帽子’）和品种间杂交（MPב唐红’）的田间坐果率、每果种子数、种子纵径、有胚率、萌发率和成苗率;采用荧光显微法观察花粉管在花柱中的生长状况;利用常规石蜡切片观察受精及胚胎发育状况。【结果】（1）MPב塞尔维亚’种间杂交坐果率和每果种子数均显著低于品种间杂交,MPב红帽子’种间杂交则未结籽。（2）MPב塞尔维亚’种间杂交种子大小不一,76.67%的小种子纵径仅（0.24±0.07）cm,无胚、胚乳,不萌发;23.33%的大种子纵径达（0.61±0.05）cm,有胚、胚乳,萌发率和成苗率显著低于品种间杂交。（3）授粉后2 h,种间杂交花粉和品种间杂交花粉均已在柱头上大量萌发,但种间杂交花粉管顶端却大量沉积胼胝质;授粉后20-24 h,品种间杂交花粉管进入子房,但全部MPב红帽子’花粉管和多数MPב塞尔维亚’花粉管却于花柱1/2处停止生长;品种间杂交花柱通道细胞及间隙中无明显胼胝质沉积,但种间杂交花柱通道细胞及间隙中却大量沉积胼胝质。（4）少量MPב塞尔维亚’花粉管能够进入子房,并完成受精。但79.42%的杂种胚在授粉15 d左右的心形胚阶段败育,20.58%的杂种胚仍能继续发育。【结论】（1）MPב红帽子’为受精前障碍,MPב塞尔维亚’为受精前后双重障碍;（2）受精前障碍主要由花粉管在花柱1/2处停止生长而导致,可能与花粉管顶端和花柱通道细胞及间隙中大量沉积的胼胝质有关;（3）受精后障碍主要由杂种胚在心形胚阶段败育而造成。     

植物生长调节物质对百合不同杂交组合花粉管生长的影响

为验证生长调节物质对克服百合杂交不亲和性的作用,以亚洲百合多安娜、普瑞头以及东方百合索蚌为试材,授粉后采用5种生长调节物质对子房伤口处理.利用荧光显微镜观察花粉管生长行为.结果表明:5种激素对花粉管生长的促进作用大小依次为:BA>NAA>GA>IAA>IBA,对于系内杂交,使花粉管在授粉后48h提前达到生长高峰,且BA、NAA使每个蒴果的结实量从6粒增加到15粒,提高了结实率;对于系间杂交,促进了花粉管伸长,推迟了花粉管停滞生长时间,未刺激花粉管进入子房;激素对不同组合花粉管生长情况不一致,多安娜×普瑞头、索蚌×多安娜花粉管在授粉后24～96h急剧生长,而多安娜×索蚌花粉管处于缓慢生长.生长调节物质对百合杂交花粉管生长的刺激作用因亲缘关系远近存在差异,亲缘关系近,刺激作用强;亲缘关系远,刺激作用弱.同时对正反交花粉管生长的促进作用差异显著.     

大百合与百合属优良品种杂交试验

[目的]通过优良品种杂交试验,旨在获取大百合(Cardiocrinum giganteum)与百合属(Lilium)其他品种杂交种子,从而选育出大小适宜、适应性强、与大百合交配亲和力较强的杂交花卉新植株.[方法]进行花粉培养液对比试验,检测花粉生活力;以野生的大百合为母本,与百合属的多个优良品种杂交,筛选与大百合交配亲和力较强的百合属亲本.[结果]最能促进百合花粉萌发的培养液为5%蔗糖+0.01%硼酸的混合液;切花插水保养和低温环境有利于百合花粉的保存.[结论]大百合与百合属间杂交成功是可行的;‘贵族’(Lilium spp.‘Noblesse’)和‘西伯利亚’(Liliumspp.‘Siberia’)两个百合属品种与大百合交配亲和力较强,均可形成较饱满的杂交种子.     

栽培菊花‘奥运天使’与野路菊杂交生殖障碍的细胞学机理

 【目的】揭示栽培菊花与野生菊杂交结实率低,严重影响野生资源优异基因利用的原因。【方法】以栽培菊花‘奥运天使’（Dendranthema grandiflorum ‘Aoyuntianshi’）为母本,菊属野生种野路菊（D. japonense）为父本,在人工杂交前利用花粉离体培养方法对父本花粉活力进行测定。在人工杂交后不同时间,对母本的雌蕊分别进行取样固定,并利用苯胺蓝染色法和常规石蜡制片技术对授粉后花粉在柱头上萌发行为及受精后胚胎发育状况进行研究。【结果】父本花粉活力为10.0%;人工授粉后0.5～8 h,随着时间延长,花粉在柱头上萌发数量逐渐增加,但增加幅度很小,到授粉后8 h时,平均每个柱头萌发的花粉数只有16.1粒。但此后,大量花粉开始萌发,在授粉后12 h时,平均每个柱头上萌发的花粉数达到40.2粒。到24 h时,柱头上花粉平均萌发数量达到最 高,为51.5粒。随后柱头上萌发花粉的数量开始降低,到授粉后48 h时,柱头上平均萌发花粉数量降为42.3 粒。随着胚胎发育的进行,大量胚胎异常降解,使正常胚胎的比例逐渐降低,其中球形胚阶段正常胚胎比例为 26.7%,心形胚阶段为18.3%,鱼雷胚阶段为14.4%,子叶胚阶段为10.6%,最终杂交结实率仅为7.6%。将已去雄的花序在开放条件下自然授粉,发现结实率高达51.4%。【结论】花粉活力及花粉在柱头的萌发行为对杂交结实率影响不大。杂种不活,即大量胚胎在发育过程中异常降解,可能是引起‘奥运天使’与野路菊杂交结实率较低的主要原因。     

不同授粉处理对百合花粉萌发生长及坐果率的影响

利用荧光显微镜观察了‘Snow Queen’×细叶百合和‘Snow Queen’בPollyanna’不同授粉处理对花粉管萌发和生长的影响。结果显示:两种组合中,常规授粉花粉萌发率最高,但坐果率较低;常规授粉、切割柱头授粉均未观察到花粉管延伸至花柱道中;切割花柱授粉,坐果率最高,而且用胚培养可以获得幼苗,表明受精前障碍同时存在于柱头和花柱上部组织内。两个组合,相同的授粉处理,均表现为切割并涂抹柱头粘液花粉萌发率和坐果率高于未涂抹粘液。‘Snow Queen’×细叶百合的花粉萌发率及坐果率相对高于‘Snow Queen’בPollyanna’。     

甘蓝自交不亲和性的快速测定

利用荧光显微镜观察经过处理的甘蓝自花授粉花期柱头和蕾期柱头 ,发现花粉粒在柱头上的萌发及花粉管在柱头表面和花柱中的生长情况有很大差异。自交不亲和系花期柱头有少量的花粉粒萌发 ,并在柱头表面发生严重的胼胝质反应且花粉管的形态不正常 ,要么弯曲、要么背向生长 ,不能穿越乳突细胞壁 ;而自交亲和系花期、蕾期和自交不亲和系蕾期的柱头上 ,花粉粒几乎都能萌发长出花粉管 ,并能穿过花柱到达子房。利用荧光显微镜观察花柱中的花粉管数量可以省时、省工、直观快速鉴定甘蓝自交不亲和性